文档介绍：高层建筑平面不规则结构设计论文:论高层建筑平面不规则结构设计
摘要:本文主要指出了不规则结构的特点,分析了不规则结构扭转效应产生的原因,归纳总结了关于结构扭转不规则的讨论及控制指标,以供参考借鉴。
关键词:不规则结构,扭转效应,扭转不规则
前言
高层建筑结构设计中,平面布置规则性是必须仔细考虑的因素,由于不规则平面布置结构使其平面质量中心同刚度中心不重合,使结构绕刚心发生扭转,导致同层构件同一方向上产生不同位移,严重时导致结构整体破坏,所以在结构设计中,必须对结构平面布置不规则扭转问题提起足够重视。
一、关于平面不规则结构的定义
1、若干规范关于平面不规则结构的定义
关于结构规则与否的定义及规定,不同国家的标准出发点是不相同的。欧洲规范比较定量地规定了规则结构的指标,如表1所示[3]。美国规范和澳大利亚规范却从相反的角度定义了结构的规则性,即不规则结构的量化指标,如表2所示。
类型定义
平面
规则
准则建筑结构在平面内沿两正交方向上侧向刚度和质量分布接近对称
平面轮廓简洁紧凑,即无诸如h,l,x等形状,总的凹角或单一方向凹
入尺寸不超过对应方向建筑总外部平面尺寸的25%
楼板平面内刚度同竖向结构的侧向刚度相比足够大,以致于楼板变形
对竖向结构构件间力的分配影响很小
在采用基底剪力法给出地震力的情况下,加上偶然偏心,任一楼层沿
地震作用方向的位移不超过平均楼层位移的20%
表1规则结构的准则
2、不对称与不规则之间的关系
如前所述,关于不规则结构的定义,目前为止尚无明确严格的定义。但不对称结构较为严格意义上的定义为,结构自由振动的某一振型同时出现平动与扭转振型,即平动与扭转振型耦联,对应的平动振型方向因子及扭转振型方向因子均不为零时,即为不对称结构。从结构分析和设计的要求出发,以对称与不对称结构分类,实际的工程意义似乎不大,因为客观上存在的大量不对称但经过结构布置调整的建筑,其振动特性仍与对称结构类似,可以归入规则结构,而其余的则归入不规则结构。我面不规则的三种类型,凡符合至少其中任意一条的结构均为不规则结构的范畴。需要指出的是,扭转不规则的定义是在刚性楼盖假定的前提条件下得出的。换句话说,即便是不对称结构, 但由于其不对称性较弱,,仍可归为规则结构。由此可见,不对称结构规则与否,不仅与其形状的对称性强弱有关,而且与其质量分布和刚度分布密切相关。也就是说,结构的对称性是一个综合的概念,包含平面形状的对称,质量、刚度的对称等,这些因素决定了结构的规则性问题。而这正好与前述若干规范关于不规则结构的定义实质是一致的。更为严格或更为科学的说法应该采用规则与不规则的说法,而不是对称、不对称的概念。
非规则类
型和定义美国规范澳大利亚规范
扭转非规
则性———当
横隔板为
非柔性时当垂直于某轴线结构物一端的最
大层偏移大于结构物二端层偏移
,则应考虑扭转的
非规则性。在计算端最大层偏移
时,要考虑偶然扭矩的影响当结构的重心与刚心之间
的距离大于沿地震力作用
方向结构尺寸的10%时
则应考虑扭转的非规则性
凹角结构物的平面外形及其抗倒向力
体系具有凹角,且凹角两边的突出
部分均大于该方向结构物平面尺
寸的15% 同上